Номер 5, страница 143, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 24. Сила Ампера. Сила Лоренца - номер 5, страница 143.

Условие.

5. Когда рамка находилась между полюсами магнита в положении, показанном на рисунке 24.5, в ней включили ток.

а) Как направлены магнитные линии в области пространства, где находится рамка?

б) Как направлена сила Ампера, действующая на ближнюю к нам сторону рамки?

в) Как направлена сила Ампера, действующая на дальнюю от нас сторону рамки?

Рис. 24.5

Решение этой задачи делает понятным, почему рамка с током поворачивается в магнитном поле и занимает положение, изображённое на рисунке 24.4, б.

Выясним теперь, какие силы действуют на стороны рамки с током, когда она находится в положении равновесия.

Решение.

а) Как направлены магнитные линии в области пространства, где находится рамка?

По общепринятому правилу, силовые линии магнитного поля вне магнита выходят из северного полюса (N, на рисунке обычно обозначается красным цветом) и входят в южный полюс (S, обозначается синим цветом). В зазоре между полюсами подковообразного магнита магнитное поле можно считать однородным, а его линии — параллельными прямыми. Таким образом, в области, где находится рамка, магнитные линии направлены от красного полюса к синему, то есть горизонтально, от наблюдателя (вглубь рисунка).

Ответ: Магнитные линии в области рамки направлены горизонтально от нас (от красного полюса к синему).

б) Как направлена сила Ампера, действующая на ближнюю к нам сторону рамки?

Направление силы Ампера ($F_A$) определяется по правилу левой руки. Для этого нужно определить направление тока и направление вектора магнитной индукции ($\text{B}$) на данном участке проводника.

Направление тока ($\text{I}$): Электрический ток течет от положительного полюса источника (+) к отрицательному (-). Судя по рисунку, в ближней к нам (левой на виде сверху) стороне рамки ток направлен вертикально вниз.

Направление вектора магнитной индукции ($\text{B}$): Как мы выяснили в пункте (а), вектор $\text{B}$ направлен горизонтально от нас.

Применение правила левой руки: Расположим левую руку так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление тока (вниз), а вектор магнитной индукции $\text{B}$ входил в ладонь (ладонь должна быть обращена к нам). В этом случае отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Ампера. Он будет направлен влево.

Ответ: Сила Ампера, действующая на ближнюю к нам сторону рамки, направлена влево.

в) Как направлена сила Ампера, действующая на дальнюю от нас сторону рамки?

Применим тот же подход для дальней стороны рамки.

Направление тока ($\text{I}$): Пройдя по нижней перемычке рамки, в дальней от нас (правой на виде сверху) стороне рамки ток направлен вертикально вверх.

Направление вектора магнитной индукции ($\text{B}$): Направление магнитного поля остается прежним — горизонтально от нас.

Применение правила левой руки: Расположим левую руку так, чтобы четыре пальца были направлены по току (вверх), а вектор $\text{B}$ входил в ладонь (ладонь обращена к нам). Отогнутый большой палец укажет направление силы Ампера. Он будет направлен вправо.

Ответ: Сила Ампера, действующая на дальнюю от нас сторону рамки, направлена вправо.